某现浇箱梁支架方案设计分析

韦俊

摘要：文章以某现浇箱梁为例，介绍了上跨既有桥梁的现浇箱梁支架方案设计及计算过程。该方案采用了钢管桩+挑臂梁+贝雷片+满堂支架体系，可为同类型的现浇桥梁提供一定的參考。

关键词：现浇箱梁;支架设计;钢管桩;贝雷片;挑臂梁

中图分类号：U448.213 文献标识码：A UOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.036

文章编号：1673-4874（2019）10-0128-04

0引言

随着桥梁建设的不断发展，现浇箱梁因其较好的跨越能力，被广泛应用于高速公路、市政道路。针对现浇箱梁工程的具体情况，采取合理的施工工艺，往往能有效节约施工成本，提高施工效率，确保现浇箱梁施工质量。本文通过对变曲面现浇箱梁组合支架设计及验算进行分析，为类似桥梁设计及施工提供有益借鉴。

1工程概况

某公路桥梁采用（40+60+40）m变截面预应力连续箱梁，梁高变化为2.25-4m，梁底按圆曲线变化，腹板厚度分别为0.48m、0.8m、1m，顶板厚度为0.35m，底板厚度为0.35-0.7m，主跨两側桥墩高度为10.7m。

主跨下存在运营3×10m预应力混凝土空心板简支旧桥，桥宽为2×13.25m，旧桥中心线与新桥中心线基本一致。考虑到旧桥运营已久，且施工期间需要保通，故不能直接将支架搭设于旧桥桥面。新桥采用现浇施工，旧桥两侧部分采用满堂钢管支架，跨河部分采用钢管桩+挑臂梁+贝雷片+满堂支架组成的复合支架形式，如图1所示。

2支架体系设计

在中跨跨河段支架由竹胶板、方木、[10工字钢主楞、碗口支架、I25工字钢下横梁、贝雷片、横向双拼/三拼HN600挑臂横梁、纵向承重梁、钢管立柱等组成。

碗扣件立杆采用φ48φ3.5mm型钢管，钢管纵向间距为0.6m，横杆竖向步距均为1.2m。全桥支架立杆横向间距有0.3m、0.6m和0.9m三种，横向间距腹板下取0.3m，箱室下取0.6m和0.9m两种，翼缘板下取0.9m。横桥向钢管布置间距为：（2×90+9×30+60+90+60+9×30+2×90）cm。

为确保支架的整体稳定性，立杆与水平杆之间用剪刀撑进行联结。支架纵、横向每隔四排应从底到顶连续设置竖向剪刀撑，剪刀撑水平倾角应在45°-60°之间。纵、横向横杆于地基面以上30cm布设一道，以上每1.2m布设一道，可调顶托部位布设一道横杆。顶底托采用可调托撑以便调整标高。顶托上横向铺设I10工字钢作为主楞，次楞10×10cm方木铺设于主楞上，横向间距20cm，在次楞方木上铺设竹胶板，竹胶板采用15mm厚面板。側模采用钢模板和10*槽钢小排架。

满堂支架底托下、贝雷梁上横向布置I25a工字钢，纵向间距与满堂支架相同。在旧桥面和中间混凝土护栏内顺桥向布置33m贝雷梁，贝雷梁下设12m双拼HN600横梁，纵向布置共5道，分别对应旧桥面0*台、1*墩、2*墩及贝雷梁两端。双拼HN600横梁通过0.8m×0.8m×0.01m钢板+1.2m高φ630×8mm钢管+1×1×0.2m混凝土基础（下称钢管支点）与桥面连接。0*台、1*墩、2*墩每根双拼HN600横梁下横桥向对应盖梁跨中处设钢管支点2处，贝雷梁两端每根双拼HN600横梁下设钢管支点5处，如图2（a）所示。中央分隔带内，贝雷梁下在旧桥三分之一跨处设置5.2m三拼HN600挑臂横梁。双拼HN600横梁与三拼HN600挑臂横梁架设于横向间距为1.3m双排纵向双拼I40a承重梁上，承重梁长2.5m，每根承重梁中心左右各0.75m处设φ630mm×8mm刚管桩，如图2（b）所示。

3支架体系验算

由于该复合支架体系较传统的满堂支架结构受力较复杂，为保证支架与主体结构的安全，对跨河段支架进行建模验算。

3.1荷载

取变截面连续梁四个变截面（1#-4#对应支点、1/6、1/3、跨中）处腹板、箱室、翼缘板为计算依据。1#-4*截面厚度如表1所示。

（1）结构自重：混凝土容重取26kN/m，各截面位置自重荷载按此计算。

（2）模板、支架自重：①竹胶板自重：取0.30kN/m;②10cm×10cm次楞自重：0.4kN/m;③I10工字钢主楞：0.187kN/m，故竹胶板和主楞、次楞都按均布荷载计算，荷载大小为：0.3+0.4+0.187=0.887kN/m，计算时取1kN/m进行计算;④125a工字钢自重：0.635kN/m。

（3）施工人员、施工料具和运输荷载：1kN/m。

（4）混凝土倾倒及振捣荷载：2kN/m。

（5）风荷载：最大基准风压取0.3kN/m，按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2016），计算得到的脚手架标准风荷载为20.2N/m，贝雷片标准风荷载为26.4N/m。

3.2 荷载组合

工况一：混凝土浇筑完成，计算整体承载能力及脚手架稳定性，采用的荷载组合如下：

（1）承载能力极限状态强度计算：1.2×（自重+混凝土重+模板重）+1.4×（人群机具荷载+振动荷载）+0.75×风荷载。

（2）正常使用极限状态刚度计算：1.0×（自重+混凝土重+模板自重）。

工况二：混凝土浇筑前，计算脚手架整体稳定性，采用的荷载组合如下：

1.0×自重+1.1×风荷载。

3.3 整体模型

利用Midos软件建模计算，此次验算进行整体建模分析，荷载根据实际浇筑及规范进行加载，如图3所示。

3.4贝雷梁验算

经计算，贝雷梁的最大组合应力、最大剪应力及最大位移如图4-7所示。贝雷梁各杆件最大组合应力为215.3MPa

三拼HN600挑臂横梁上方贝雷梁跨中最大挠度为4.7mm

3.5三拼HN600挑臂横梁验算

三拼HN600挑臂横梁设置在旧桥三分之一跨处，搭设于中央分隔带双拼I40a承重梁上，长度为2.5m，每跨布置2很，共6根。经计算三拼HN600挑臂横梁最大组合应力为72.8MPa

3.6钢管桩验算

钢管桩采用φ630×8mm，按纵向1.5m、横向1.3m布置2×2排桩，桩上设纵向双拼I40a承重梁与桩顶横梁连接。

（1）钢管桩应力

由图8可知，钢管桩最大组合应力为41.1MPa

（2）钢管桩单桩承载力

由图9可知，钢管桩反力最大处为382kN。

根据《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012），桩中心距不满足要求，按照群桩效应考虑桩基承载力。结合地质勘察报告，计算钢管桩单桩轴向抗压承载力：

根据《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）附录C，计算得到群桩折减系数：

因此单桩承载力：

P=598.6×0.66=395kN>382kN，承载力满足要求。

（3）钢管柱单肢稳定性验算

4 结语

本文以某变截面现浇箱梁桥为例，对钢管桩+挑臂梁+贝雷梁+满堂支架体系方案进行了介绍，并利用有限元软件Midos建立整体模型计算，结果表明该支架体系各部分均满足强度、刚度和稳定性要求。通过设置挑臂横梁和钢管桩，可避免对既有运营旧桥造成影响，为同类项目施工提供技术参考。